越小，材料的屈服强度（σs）越高。

细化晶粒的方法：结晶过程中可以通过增加过冷度，变质处理，振动及搅拌的方法增加形核率细化晶粒。对于冷变形的金属可以通过控制变形度、退火温度来细化晶粒。可以通过正火、退火的热处理方法细化晶粒；在钢中加入强碳化物物形成元素。 二、改善塑性和韧性的机理

晶粒越细小，晶粒内部和晶界附近的应变度差越小，变形越均匀，因应力集中引起的开裂的机会也越小。晶粒越细小，应力集中越小，不易产生裂纹；晶界越多，易使裂纹扩展方向发生变化，裂纹不易传播，所以韧性就好。

提高或改善金属材料韧性的途径：① 尽量减少钢中第二相的数量；② 提高基体组织的塑性；③ 提高组织的均匀性；④ 加入Ni及细化晶粒的元素；⑤ 防止杂质在晶界偏聚及第二相沿晶界析出。 三、Fe—Fe3C相图，结晶过程分析及计算

1. 分析含碳0.53～0.77％的铁碳合金的结晶过程，并画出结晶示意图。

①点之上为液相L；①点开始L→γ；②点结晶完毕；②～③点

之间为单相γ；

③点开始γ→α转变；④点开始γ→ P共析转变；室温下显微组织为α+ P。 结晶示意图：

2. 算室温下亚共

计

析钢（含碳量为x）的组织组成物的相对量。 组织组成物为α、P，相对量为：

WP?3.

x?0.02180.77?x?100% , W?1?WW??100% 或?P?0.77?0.02180.77?0.0218分析含碳0.77～2.11％的铁碳合金的结晶过程。

①点之上为液相L；①点开始L→γ；①～②之间为L+γ；②点结晶完毕；②～③点之间为单相γ；③点开始γ→Fe3C转变；④点开始γ→ P共析转变；室温下显微组织为P + Fe3C。

结晶过程示意图。

4.

计算室温下过共析钢（含碳量为x）的组织组成物的相对量。

组织组成物为P、Fe3CⅡ，相对量为：

WP?5.

6.69?xx?0.77?100% , W?1?WW??100% 或Fe3C?PFe3C?6.69?0.776.69?0.77分析共析钢的结晶过程，并画出结晶示意图。

①点之上为液相L；①点开始L→γ；②点结晶完毕；②～③点之间为单相γ；③点γ→ P共析转变；室温下显微组织为P。

结晶示意图：

6. 含碳

计算含碳3.0%铁碳合金室温下组织组成物及相组成物的相对量。 3.0%的亚共晶白口铁室温下组织组成物为

P、Fe3C

Ⅱ

，相对量为：

3.0?2.11WLd??100%?40.6% , W γ?1?WLd?59.4%4.3?2.11

6.69?2.11WP??W γ?100%?46.0% , WFe3CⅡ?W γ?WP?13.4%6.69?0.77相组成物为F、Fe3C，相对量为：

WFe3C?7.

3.0?100%?44.8% , F?1?WFe3C?55.2% 6.69相图中共有几种渗碳体？说出各自的来源及形态。

相图中共有五种渗碳体: Fe3CⅠ、Fe3CⅡ 、Fe3CⅢ 、Fe3C共析、Fe3C共晶 ；

Fe3CⅠ：由液相析出，形态连续分布（基体）； Fe3CⅡ：由奥氏体中析出，形态网状分布； Fe3CⅢ：由铁素体中析出，形态网状、短棒状、粒状分布在铁素体的晶界上；Fe3C共析：奥氏体共析转变得到，片状；Fe3C共晶：液相共晶转变得到，粗大的条状。

8.

计算室温下含碳量为x合金相组成物的相对量。

相组成物为α、Fe3C，相对量为：

WFe3C?x?100% , W??1?WFe3C 6.69

x?4.3?100%

6.69?4.36.69?100%?100% 当x=6.69时Fe3C? 含量最高，最高百分量为： WFe3C??6.69x?0.77?22.6% 10. 过共析钢中Fe3CⅡ 的相对量：WFe3C??6.69?0.772.11?0.77?22.6% 当x=2.11时Fe3CⅡ含量最高，最高百分量为： WFe3C??6.69?0.77x?100% 11. Fe3CⅢ 的相对量计算：WFe3C???6.690.0218?100%?0.33% 当x=0.0218时Fe3CⅢ含量最高，最高百分量为：WFe3C???6.690.77?0.0218?100%?11.2% 12. 共析渗碳体的相对百分量为：WFe3C?6.69?0.02184.30?2.11?%?47.8% 13. 共晶渗碳体的相对百分量为：WFe3C?6.69?2.119.

Fe3C?的相对量：WFe3C??14. 说出奥氏体与铁素体的异同点。

相同点：都是铁与碳形成的间隙固溶体；强度硬度低，塑性韧性高。

不同点：铁素体为体心结构，奥氏体面心结构；铁素体最高含碳量为0.0218%， 奥氏体最高含碳量为2.11%，铁素体是由奥氏体直接转变或由奥氏体发生共析转变得到，奥氏体是由包晶或由液相直接析出的；存在的温度区间不同。

15. 说出二次渗碳体与共析渗碳体的异同点。 相同点：都是渗碳体，成份、结构、性能都相同。

不同点：来源不同，二次渗碳体由奥氏体中析出，共析渗碳体是共析转变得到的；形态不同二次渗碳体成网状，共析渗碳体成片状；对性能的影响不同，片状的强化基体，提高强度，网状降低强度。

16.

举例说明成分、组织与机械性能之间的关系

如亚共析钢。亚共析钢室温下的平衡组织为F＋P，F的强度低，塑性、韧性好，与F相比P强度硬度高，而塑性、韧性差。随含碳量的增加，F量减少，P量增加（组织组成物的相对量可用杠杆定律计算）。所以对于亚共析钢，随含碳量的增加，强度硬度升高，而塑性、韧性下降。

17.

说明三个恒温转变，画出转变特征图

包晶转变(LB＋δ

H

γJ)含碳量0.09％～0.53％范围的铁碳合金，于HJB水平线(1495℃)

均将通过包晶转变，形成单相奥氏体。

共晶转变(LCγE＋Fe3C)含碳放2.11％一6.69％范围的铁碳合金，于ECF平线上(1148℃)

均将通过共晶转变，形成奥氏体和渗碳体两相混合的共晶体，称为菜氏体(Ld)。